[發明專利]一種提高角度編碼器分辨率及測量精度的機械裝置

有效

• 申請號: 201310691798.4
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103644864B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 陳新;韋青海;陳新度;王晗;劉強
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01D5/26;F16H1/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明是一種提高角度編碼器分辨率及測量精度的機械裝置，特別是一種利用宏微復合思想來增加角度編碼器的光柵條數及提高其測量精度的機械裝置，屬于高冗余性角度編碼器的創新技術。

背景技術

在現代機加行業中，大多采用光柵傳感器來進行位置反饋裝置。由于光柵尺能夠對系統實行全閉環控制，降低滾珠絲杠熱變形等原因引起的誤差，提高加工精度，角度編碼器是光柵尺的其中一種，所以目前中高檔數控系統越來越多地采用角度編碼器作為角度反饋元件^[1]。其高精度和高分辨率結合相對較低的價格，使其不僅在機床領域，而且在坐標測量機、機器人技術、每個位置和速度測量以及位置和運動控制應用領域得到了廣泛的應用^[2]。

角度編碼器是編碼器其中的一種類型，其精度受編碼盤平面度，光柵線的刻蝕技術，旋轉時的圓心度，整體剛度，振動和溫度的影響很大，如何提高角度編碼器的測量精度是一個綜合技術問題。在其機械結構的設計以及信號電路都相當成熟的前提條件下，提高編碼器的刻蝕技術是至關重要的。當在給定編碼盤半徑的條件下，光柵線刻蝕的條數越多，則其能測量的精度則越高。由于光柵的刻蝕技術有限，愈增加光柵線數，只有增大編碼盤的半徑。然而隨著產品尺寸要求微型化，編碼盤的半徑不僅不可增大，反而要減小，這將必然使得角度編碼器去測量精度。細分是提高角度編碼分辨率及測量精度一種有效辦法，雖然測量精度與信號的細分存在著密切的關系，如果只是一味的在電路上對采集信號進行細分，即使再細分得再小，只是提高了其分辨率，由于物理上最初產生的信號沒有得到根本的細分，其精度是受到限制的，這將迫切尋求方法以提高角度編碼器的精度。

傳統的角度編碼器的編碼盤與輸入旋轉軸直接相連，兩者同步轉動，當編碼盤的半徑已經確定時，只有通過提高光柵的刻蝕精度，即只能將光柵刻蝕的更細，才能增加光柵的條數。然而刻蝕技術有限，給定半徑的編碼盤，只能另尋其他的辦法來解決此問題。

發明內容

本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種可以提高角度編碼器上的編碼盤的光柵條數，從而達到提高角度編碼器的分辨率和測量精度的提高角度編碼器分辨率及測量精度的機械裝置。

本發明的技術方案：本發明的提高角度編碼器分辨率及測量精度的機械裝置，包括連編碼盤轉軸軸承座、連編碼盤轉軸軸承、連編碼盤轉軸、編碼盤、從動齒輪、角度編碼器基座、輸入軸軸承、輸入軸、主動齒輪，其中輸入軸通過兩個輸入軸軸承安裝在角度編碼器基座上，連編碼盤轉軸通過兩個連編碼盤轉軸軸承安裝在連編碼盤轉軸軸承座上，連編碼盤轉軸軸承座安裝在角度編碼器基座上，主動齒輪裝設在輸入軸上，從動齒輪裝設在連編碼盤轉軸上，從動齒輪與主動齒輪嚙合，且輸入軸與被檢測的對象連接，編碼盤裝設在連編碼盤轉軸上。

上述從動齒輪為外嚙合齒輪，主動齒輪為內嚙合齒輪，從動齒輪裝設在主動齒輪的內側。

上述輸入軸的軸心與連編碼盤轉軸的軸心共線。

上述連編碼盤轉軸所在的連編碼盤轉軸軸承座的軸承座孔的軸心與連編碼盤轉軸軸承座的軸心共線。

上述連編碼盤轉軸軸承座的軸心與角度編碼器基座的軸心共線。

上述連編碼盤轉軸軸承的外徑和內孔分別與連編碼盤轉軸軸承座及連編碼盤轉軸采用過盈配合，且連編碼盤轉軸軸承的軸心與連編碼盤轉軸軸承座及連編碼盤轉軸的軸心共線；上述輸入軸軸承的外徑和內孔分別與角度編碼器基座和輸入軸采用過盈配合。

本發明通過添加中間傳動裝置，從機械結構上對角度編碼的轉動量進行放大，同時可減小編碼盤的設計尺寸，從而達到在物理上對測量信號進行細分，具有從根本上提高測量精度。另外，由于本發明是通過機械結構來改變傳動比，從而達到提高角度編碼器的分辨率和測量精度，所以對齒輪傳動裝置的工藝要求比較高，一定要避免在此環節上會成過多的精度丟失。

本發明與其他現有技術相比，其優點如下：

1）本發明利用宏微復合技術思想，在角度編碼器產品微型化的生產模式以及光柵的刻蝕技術限制下，在其結構的中間添加變速齒輪傳遞裝置，提高角度編碼器的分辨率以及測量精度。

2）在達到同樣的分辨率及測量精度情況下，本發明可以讓角度編碼器的整體尺寸縮減更小。

本發明是一種在角度編碼器編碼盤尺寸相同的情況下，通過添加變速齒輪傳遞裝置從而可以大大提高原有角度編碼器的分辨率和測量精度的機械裝置。

附圖說明

圖1為本發明角度編碼器的結構裝配示意圖；

圖2為本發明角度編碼器機械結構5的外形示意圖；